DE10246481A1 - Device for calibrating an optical detection channel for the two-dimensional measurement of multi-sample carriers - Google Patents

Device for calibrating an optical detection channel for the two-dimensional measurement of multi-sample carriers Download PDF

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Andreas Fina
Michael Eberhard
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kalibrieren eines optischen Detektionskanals für eine zweidimensionale ortsabhängige Messung von Fluoreszenz- oder Lumineszenzstrahlung von Multiprobenträgern. DOLLAR A Die Aufgabe, eine neue Möglichkeit zum Kalibrieren eines optischen Detektionskanals für eine zweidimensionale ortsabhängige Messung von Fluoreszenz- oder Lumineszenzstrahlung von Multiprobenträgern zu finden, die mit geringem Aufwand eine hochgenaue Eichung der örtlichen Empfindlichkeitsverteilung des Sensorarrays im Detektionskanal gestattet, die jederzeit wiederholbar und an das Intensitätsniveau der Messaufgabe anpassbar ist, wird erfindungsgemäß gelöst, indem ein plattenförmiges Gehäuse (1) vorgesehen ist, das in Form und Größe von zu untersuchenden Multiprobenträgern gefertigt ist und auf seiner dem Detektionskanal zugewandten Seite ein großflächiges rechteckiges Fenster (11) aufweist, wobei das Fenster (11) in seiner Größe an die mit Kavitäten versehene Fläche von zu untersuchenden Multiprobenträgern angepasst ist, und innerhalb des Gehäuses (1) eine Lumineszenzfolie (2) vorhanden ist, die parallel und flächendeckend zum Fenster angebracht ist und für deren Ansteuerung eine Spannungsquelle (4) sowie Steuereinheiten (3, 14, 15) im Gehäuse (1) vorhanden sind, so dass die Lumineszenzfolie (2) zum homogenen Abstrahlen von Lumineszenzlicht durch das Fenster (11) des Gehäuses (1) in unterschiedlichen Intensitätsniveaus ansteuerbar ist.The invention relates to a device for calibrating an optical detection channel for a two-dimensional location-dependent measurement of fluorescence or luminescence radiation from multiprobe carriers. DOLLAR A The task of finding a new possibility for calibrating an optical detection channel for a two-dimensional location-dependent measurement of fluorescence or luminescence radiation from multiprobe carriers, which allows a high-precision calibration of the local sensitivity distribution of the sensor array in the detection channel with little effort, which can be repeated at any time and to the According to the invention, the intensity level of the measurement task can be adapted by providing a plate-shaped housing (1) which is made in the shape and size of the multiprobe to be examined and which has a large rectangular window (11) on its side facing the detection channel, the window (11) is adapted in its size to the area provided with cavities of the multiprobes to be examined, and within the housing (1) there is a luminescent film (2) which is attached parallel and area-wide to the window and A voltage source (4) and control units (3, 14, 15) are provided in the housing (1) for controlling them, so that the luminescent film (2) for the homogeneous emission of luminescent light through the window (11) of the housing (1) in different Intensity levels can be controlled.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kalibrieren eines optischen Detektionskanals für eine zweidimensional ortsabhängige Strahlungsmessung an Multiprobenträgern, insbesondere von Mikrotitrationsplatten (Mikroplatten), z.B. zur Detektion von Lumineszenz-, Fluoreszenz-, Phosphoreszenz- oder Strahlung radioaktiv gelabelter Assays oder zur Messung der Transmission von derartigen Proben. Sie findet insbesondere Anwendung in optischen Analysegeräten für die Wirkstoffsuche in der Pharmazie und Biotechnologie.The invention relates to a device for calibrating an optical detection channel for a two-dimensional location-dependent Radiation measurement on multi-sample carriers, especially microtitration plates (Microplates), e.g. for the detection of luminescence, fluorescence, Phosphorescence or radiation from radioactive labeled assays or for measuring the transmission of such samples. She finds in particular Use in optical analyzers for drug discovery in the Pharmacy and biotechnology.

In der Biochemie und Pharmazie kommt es in vielen Fällen darauf an, in kurzer Zeit möglichst viele verschiedene Substanzen in Mikrotitrationsplatten (Mikroplatten) durch Zugabe von Reagenzien oder Zellen auszutesten. Dies geschieht meist in Form eines Assays, bei dem genau festgelegt ist, in welcher Reihenfolge zu welchem Zeitpunkt die Mikroplatte mit ihren Proben an welchem Ort sein muss. Meist werden Reaktionen von lebenden Zellen auf pharmakologisch interessante Substanzen geprüft. Die Zellen müssen dazu in einem Nährmedium bei spezifischer Temperatur gehalten und mit Substanzen versetzt werden, wiederum eine definierte Zeit im Wärmeschrank gehalten – inkubiert – werden usw. Ebenso ist aber auch der umgekehrte Fall, nämlich die Zugabe von Substanzen in die mit Reagenzien oder Zellen belegten Wells der Mikroplatte, möglich.Coming in biochemistry and pharmacy it in many cases depends on as many as possible in a short time various substances in microtitration plates (microplates) to be tested by adding reagents or cells. this happens usually in the form of an assay, in which it is precisely determined in which Order at what time the microplate with its samples where must be. Mostly reactions from living cells tested for pharmacologically interesting substances. The cells have to do this in a nutrient medium kept at specific temperature and mixed with substances are, in turn, kept - incubated - in the heating cabinet for a defined time etc. But the reverse is also the case, namely the addition of substances into the wells of the microplate covered with reagents or cells, possible.

Am Ende wird die oben geschilderte Vorbehandlung häufig mit einer optischen Lumineszenzmessung abgeschlossen. Dazu werden den Zellen vor oder in dem Zeitpunkt der Lichtmessung noch eine oder mehrere Reagenzien zugegeben. Es soll in möglichst vielen (oder allen) Wells der Mikroplatte Flüssigkeit zugegeben und außerdem gleichzeitig beginnend mit der Flüssigkeitszugabe die Lichtemission gemessen werden. Dabei gibt es mehrere konkurrierende Forderungen, wenn ein hoher Plattendurchsatz beim automatischen HTS (High Throughput Screening) oder UHTS (Ultra High Throughput Screening) erzielt werden soll.In the end, the one described above Pretreatment is common completed with an optical luminescence measurement. To do this the cells before or at the time of light measurement or several reagents are added. It should be in as many (or all) Wells of the microplate liquid admitted and also light emission begins at the same time as the liquid is added be measured. There are several competing demands if a high plate throughput with automatic HTS (High Throughput Screening) or UHTS (Ultra High Throughput Screening) can be achieved should.

Da die generierten Lichtsignale teilweise nur über wenige Sekunden zu erwarten sind, ist – pro Well – die Intensitätsmessung mit einer Zeitauflösung im Sekundenbereich erforderlich. Die Gesamtmesszeit über eine ganze Mikroplatte soll jedoch kurz sein.Because the generated light signals partially only over The intensity measurement is to be expected in a few seconds per well with a time resolution in Seconds range required. The total measurement time over one whole microplate should, however, be short.

Wegen der hohen Kosten für die komplexen Verbindungen der Dispensierreagenzien darf der Probeneinsatz nur einige Mikroliter (μl) einer verdünnten Lösung sein. D.h. man benötigt ein hochempfindliches Detektionssystem.Because of the high cost of the complex connections of the dispensing reagents, the sample insert may only be a few microliters (μl) one diluted solution his. That you need a highly sensitive detection system.

So sind aus den Patenten US 4 772 453 und US 4 366 118 bekannt, bei denen die Messung der Lumineszenz in Mikroplatten aufeinanderfolgend Well für Well mit Hilfe eines Photovervielfachers (SEV bzw. PMT) erfolgt. Für diese Messmethoden der Einzelmessung mit Photovervielfachern sind mehrere Lösungen für eine Kalibrierung bekannt geworden (z.B. DE 41 14 030 C1 und DE 42 34 075 C1 ), die sich jedoch lediglich mit einer zeitlichen Empfindlichkeitsdrift dieser Detektorart beschäftigen, da es sich ausschließlich um Einzelmessungen handelt. Es wird aber immerhin deutlich, welchen wesentlichen Stellenwert die Beseitigung von Messwertverfälschungen hat, um die beabsichtigten quantitativen Stoffanalysen erfolgreich betreiben zu können.So are from the patents US 4,772,453 and US 4,366,118 known, in which the measurement of the luminescence in microplates takes place successively well by well with the aid of a photomultiplier (SEV or PMT). For these measurement methods of single measurement with photomultipliers, several solutions for calibration have become known (e.g. DE 41 14 030 C1 and DE 42 34 075 C1 ), which, however, only deal with a temporal sensitivity drift of this type of detector, since these are exclusively individual measurements. However, it becomes clear what essential importance the elimination of measurement falsifications has in order to be able to successfully carry out the intended quantitative substance analyzes.

Fortgeschrittenere Lösungen verwenden zur zweidimensional ortsabhängigen Erfassung der Lumineszenz von Mikroplatten ein hochempfindliches CCD-Kamerasystem.Use more advanced solutions for two-dimensional location-dependent Detection of the luminescence of microplates using a highly sensitive CCD camera system.

Eine solche Apparatur, die die Lumineszenz aus einer Mikroplatte mittels einer gekühlten CCD-Kamera ausliest, wird beispielsweise in der WO 01/07896 offenbart, wobei als Bestandteil der Abbildungsoptik eine Fresnellinse eingesetzt ist.Such an apparatus that makes the luminescence reads a microplate using a cooled CCD camera, is disclosed for example in WO 01/07896, with as a component a Fresnel lens is used in the imaging optics.

In der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 102 36 029.4 wird gleichermaßen eine CCD-Kamera in Verbindung mit einer lichtstarken Optik und vorzugsweise mit einem zusätzlichen Lichtverstärker verwendet.In the unpublished patent application DE 102 36 029.4 a CCD camera is equally used in connection with a bright optics and preferably with an additional light amplifier.

Diese letztgenannten Lumineszenzmesssysteme, die für die Erfordernisse des automatischen HTS oder UHTS wesentlich besser geeignet sind, müssen jedoch mit dem Zeitgewinn durch simultane Probenvermessung den Nachteil in Kauf nehmen, dass die Empfindlichkeit der CCD-Kamera nicht über die gesamte Fläche homogen ist und dieser Effekt zusätzlich von einer Randabschattung oder anderen Abbildungsfehlern der verwendeten Abbildungsoptik überlagert wird. Wegen der geringen Lichtausbeute der Lumineszenz und der zugleich hohen Anforderungen an die quantitative Messauflösung bei einer Assay-Analyse sind diese ortsabhängigen Messwertverfälschungen nicht tolerierbar.These latter luminescence measuring systems, the for the requirements of automatic HTS or UHTS much better are suitable but with the time saving due to simultaneous sample measurement the disadvantage Accept that the sensitivity of the CCD camera does not exceed the the whole area is homogeneous and this effect additionally from a shading of the edges or other imaging errors of the imaging optics used becomes. Because of the low light output of luminescence and at the same time high demands on the quantitative measurement resolution in an assay analysis these are location dependent False measurements intolerable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Möglichkeit zum Kalibrieren eines optischen Detektionskanals für eine zweidimensionale ortsabhängige Strahlungsmessung der Einzelproben von Multiprobenträgern zu finden, die mit geringem Aufwand eine hochgenaue Eichung der örtlichen Empfindlichkeitsverteilung des Sensorarrays im Detektionskanal gestattet, die jederzeit wiederholbar und an das Intensitätsniveau der Messaufgabe anpassbar ist.The invention has for its object a new possibility for calibrating an optical detection channel for a two-dimensional location-dependent radiation measurement to find the individual samples from multi-sample carriers with little effort a highly accurate calibration of the local sensitivity distribution of the sensor array in the detection channel, which can be repeated at any time to the intensity level is adaptable to the measuring task.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Einrichtung zum Kalibrieren eines optischen Detektionskanals für eine zweidimensionale ortsabhängige Strahlungsmessung an Multiprobenträgern, insbesondere von Mikrotitrationsplatten, bei denen in einer abgedunkelten Messkammer die Strahlung von einer Vielzahl von Proben photometrisch gemessen werden soll, dadurch gelöst, dass die Einrichtung ein plattenförmiges Gehäuse aufweist, das in Form und Größe der zu untersuchenden Multiprobenträger gefertigt ist, dass das Gehäuse auf seiner dem Detektionskanal zugewandten Seite ein großflächiges rechteckiges Fenster aufweist, das in seiner Größe an die mit Kavitäten versehene Fläche der zu untersuchenden Multiprobenträger angepasst ist, und dass innerhalb des Gehäuses eine Lumineszenzfolie vorhanden ist, die parallel und flächendeckend zum Fenster angebracht ist und für deren Ansteuerung eine Spannungsquelle sowie Steuereinheiten im Gehäuse vorhanden sind, so dass die Lumineszenzfolie zum homogenen Abstrahlen von Lumineszenzlicht durch das Fenster des Gehäuses in unterschiedlichen Intensitätsniveaus ansteuerbar ist.According to the invention, the object in a device for calibrating an optical detection channel for a two-dimensional location-dependent radiation measurement on multi-sample carriers, in particular microtitration plates, in which the radiation from a large number of samples is to be measured photometrically in a darkened measuring chamber, is achieved in that the device has a Has plate-shaped housing, which is made in the shape and size of the multi-sample carrier to be examined, that the housing on its side facing the detection channel has a large rectangular window, the size of which is adapted to the cavity-provided area of the multi-sample carrier to be examined, and that There is a luminescent film inside the housing, which is attached parallel to the entire surface of the window and for the control of which there is a voltage source and control units in the housing, so that the luminescent film can be controlled through the window of the housing in different intensity levels for homogeneous emission of luminescent light.

Vorteilhaft wird als Lumineszenzfolie eine Elektrolumineszenzfolie eingesetzt, da sich diese in einfacher Weise insbesondere in ihrer Helligkeit steuern lässt.Is advantageous as a luminescent film an electroluminescent film is used because this is easier Way in particular can be controlled in their brightness.

Im Hinblick auf die vom Detektionskanal zu messende Strahlung der Assays in Multiprobenträgern ist die Lumineszenzfolie zweckmäßig von einer Filterschicht abgedeckt, um eine erforderliche definierte Bandbreite der Kalibrierlumineszenz einstellen und gegebenenfalls ändern zu können. Neben der Verwendung eines geeigneten Bandpassfilters kann die Filterschicht auch zweckmäßig mehrere Schichten beinhalten, wie beispielsweise einen Graufilter und einen oder mehrere Kantenfilter.With regard to that from the detection channel radiation to be measured from the assays in multi-sample carriers the luminescent film expediently from a filter layer covered to a required defined Set the bandwidth of the calibration luminescence and change it if necessary can. In addition to using a suitable bandpass filter, the filter layer also expediently several Include layers, such as a gray filter and one or more edge filters.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Lumineszenzfolie von einer Mustermaske überdeckt ist, die ein Muster der Kavitäten (Wells) der zu untersuchenden Multiprobenträger simuliert. Dadurch können bestimmte Schattenwürfe der Weltränder und die durch die Lage der Wells zugeordneten Pixel auf der Empfängermatrix mit berücksichtigt werden.It is also an advantage if the luminescent film is covered by a pattern mask, which is a pattern of the cavities (Wells) of the multiprobe to be examined simulated. This allows certain shadows the world borders and the pixels assigned by the position of the wells on the receiver matrix also taken into account become.

Zur Simulation unterschiedlicher Mikroplatten (mit verschiedener Anzahl von Wells auf derselben Fläche) sind entsprechend unterschiedliche Musterschichten einsetzbar. Diese können aus jeweils einem geätzten Blech, einer geprägten oder geätzten Folie oder als lichtdichter Aufdruck auf einer vorhandenen Filterschicht (z.B. Graufilter) ausgebildet sein.To simulate different Microplates (with different numbers of wells on the same area) are correspondingly different sample layers can be used. This can from one etched each Sheet metal, an embossed or etched Foil or as a light-proof print on an existing filter layer (e.g. gray filter).

Die Musterschichten können – wie alle die Lumineszenzfolie überdeckenden Schichten (z.B. auch Filterschichten) – vorteilhaft einfach ausgetauscht werden, wenn das Fenster in einem aufklappbaren Deckel des Gehäuses eingearbeitet ist. Der aufklappbare Deckel ermöglicht auch den Austausch von weiteren im Innern des Gehäuses angeordneten Elementen, die nachfolgend erwähnt sind.The pattern layers can - like all covering the luminescent film Layers (e.g. also filter layers) - advantageously easily replaced if the window is incorporated in a hinged cover of the housing is. The hinged lid allows also the exchange of further elements arranged inside the housing, the mentioned below are.

Vorzugsweise ist im Gehäuse ein Akkumulator als Spannungsquelle eingebaut. In diesem Fall ist es zweckmäßig, dass das Gehäuse eine Ladebuchse zum Anschluss der Spannungsquelle an ein externes Ladegerät aufweist, wobei die Ladebuchse vorteilhaft an einer der Seitenflächen des Gehäuses angebracht ist.There is preferably one in the housing Accumulator installed as a voltage source. In this case it is expedient that the housing a charging socket for connecting the voltage source to an external one charger has, the charging socket advantageously on one of the side surfaces of the housing is appropriate.

Die Seitenflächen des Gehäuses sind zweckmäßig zur Anbringung weiterer Bedienelemente, wie beispielsweise eines Ein/Aus-Schalters oder eines Helligkeitsschalters, vorgesehen. Dabei weist der Helligkeitsschalter zum Einstellen der abgestrahlten Intensität der Lumineszenzfolie vorteilhaft mehrere Helligkeitsstufen auf, wobei durch aufeinanderfolgende Wahl unterschiedlicher Intensitätsstufen der Strahlung der Lumineszenzfolie die Linearität des Detektorkanals wenigstens in einem mittels der Filterschicht eingestellten Wellenlängenbereich und über einen Intensitätsbereich zwischen den gewählten Intensitätsstufen bestimmbar ist.The side surfaces of the housing are useful for Attachment of additional controls, such as an on / off switch or a brightness switch. The brightness switch shows advantageous for adjusting the emitted intensity of the luminescent film several levels of brightness, with successive selection different intensity levels the radiation of the luminescent film at least the linearity of the detector channel in a wavelength range set by means of the filter layer and over an intensity range between the chosen intensity levels is determinable.

Die Grundidee der Erfindung basiert auf der Überlegung, dass eine simultane zweidimensionale photometrische Vermessung der Einzelproben eines Multiprobenträgers in Bezug auf die Intensität generierter oder transmittierter Strahlung, die einerseits relativ schwach ist und andererseits bezüglich der (örtlich separierten) Intensitäten quantitativ hochaufgelöst detektiert werden muss, eine Homogenisierung der Empfindlichkeit des Detektionskanals über die gesamte beobachtete Fläche des Multiprobenträgers erfordert. Dabei ist die einmalige Vermessung der Empfindlichkeitsverteilung des verwendeten CCD-Chip jedoch nicht ausreichend, da die örtliche Empfindlichkeit des Detektionskanals von Einflüssen der Abbildungsoptik (Vignettierung und/oder Verzeichnung) sowie von Beugungs- und Streulichteffekten der verschiedenen Weltdichten bei unterschiedlichen Multiprobenträgern überlagert ist. Zur Lösung dieses Problems wird gemäß der Erfindung eine Kalibriereinrichtung realisiert, die in Form herkömmlicher zu vermessender Multiprobenträger mittels einer Lumineszenzfolie eine homogene, in ihrer Intensität steuerbare Lumineszenzstrahlung in der Objektebene des Detektionskanals erzeugt, so dass die Bildelemente des Sensorarrays bezüglich ihrer Empfindlichkeit mit Korrekturwerten beaufschlagt werden können.The basic idea of the invention is based on the consideration that a simultaneous two-dimensional photometric measurement of the Individual samples from a multiprobe in terms of intensity generated or transmitted radiation, the one hand relative is weak and on the other hand regarding the (local separated) intensities quantitatively high resolution a homogenization of the sensitivity must be detected of the detection channel via the total observed area of the multiprobe requires. Here is the one-time measurement of the sensitivity distribution of the CCD chip used is not sufficient, however, because of the local sensitivity of the detection channel of influences of the Imaging optics (vignetting and / or distortion) and of Diffraction and scattered light effects of the different world densities different multi-sample carriers overlaid is. To solve this Problem is solved according to the invention realized a calibration device in the form of conventional Multiprobe carrier to be measured by means of a luminescent film a homogeneous, controllable in intensity Generates luminescence radiation in the object plane of the detection channel, so that the picture elements of the sensor array with regard to their sensitivity correction values can be applied.

Mit der erfindungsgemäßen Kalibriereinrichtung ist es möglich, einen optischen Detektionskanal für eine zweidimensionale ortsabhängige Messung von Fluoreszenzoder Lumineszenzstrahlung von Multiprobenträgern zu kalibrieren, wobei die Einrichtung mit geringem Aufwand eine genaue Eichung der örtlichen Empfindlichkeitsverteilung des Sensorarrays im Detektionskanal gestattet, die jederzeit wiederholbar und an das Intensitätsniveau der Messaufgabe anpassbar ist. Die Kalibriereinrichtung lässt sich aufgrund ihres bevorzugten Formats (Größe und Form von Mikroplatten) zur Messung von emittierter Lumineszenz-, Fluoreszenz oder Phosphoreszenzstrahlung, einschließlich der von radioaktiv gelabelten Assays emittierten Strahlung, sowie von transmittiertem Licht in beliebigen optischen Analysegeräten einsetzen, die für solche Multiprobenträger ausgelegt sind und die eine zweidimensionale photometrische Vermessung einer Vielzahl von Wells mittels Empfängerarrays (z.B. CCD oder aber Verschiebung eines Zeilenarrays oder eines einzelnen Photovervielfachers), insbesondere für die Wirkstoffanalyse durchführen. Sie kann jederzeit durch das Bedienpersonal zur Nachkalibrierung genutzt werden.With the calibration device according to the invention, it is possible to calibrate an optical detection channel for a two-dimensional location-dependent measurement of fluorescence or luminescence radiation from multiprobe carriers, the device allowing, with little effort, an exact calibration of the local sensitivity distribution of the sensor array in the detection channel, which can be repeated at any time and according to the intensity level Measurement task is customizable. Due to its preferred format (size and shape of microplates), the calibration device can be used to measure emitted luminescence, fluorescence or phosphorescence radiation, including the radiation emitted by radioactive labeled assays, as well as transmitted light in any optical analysis devices designed for such multiprobe carriers and are a two-dimensional photometric measurement of a large number of wells using receiver arrays (for example CCD or shifting a line array or a single photomultiplier chers), especially for drug analysis. It can be used by the operating personnel for recalibration at any time.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen:The invention is based on the following of embodiments are explained in more detail. The drawings show:

1: eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung in einem Vertikalschnitt, 1 1 shows a schematic diagram of the device according to the invention in a vertical section,

2: eine bevorzugte Ausführung der Kalibriereinrichtung mit aufklappbarem Deckel. 2 : a preferred embodiment of the calibration device with a hinged lid.

Die Kalibriereinrichtung besteht in ihrem Grundaufbau – wie in 1 dargestellt – aus einem plattenförmigen Gehäuse 1, das in seiner Form und Größe dem Format von Mikroplatten angepasst ist, und weist in einer seiner parallelen Oberflächen ein Fenster 11 auf, so dass eine im Innern des Gehäuses 1 befindliche Lumineszenzfolie 2 Lumineszenzstrahlung abgeben kann. Die Lumineszenzfolie wird durch eine Leiterplatte 3 mit Akkumulatoren 4 angesteuert, so dass sie homogen über die Fläche mit einer gewählten Helligkeit (Intensität) strahlt.The calibration device consists of its basic structure - as in 1 shown - from a plate-shaped housing 1 , which is adapted in shape and size to the format of microplates, and has a window in one of its parallel surfaces 11 on so one inside the case 1 located luminescent film 2 Can emit luminescence radiation. The luminescent film is through a circuit board 3 with accumulators 4 controlled so that it shines homogeneously over the surface with a selected brightness (intensity).

Oberhalb der Lumineszenzfolie 2 ist eine (austauschbare) Filterschicht 5 aufgebracht, mit deren Hilfe der Spektralbereich der emittierten Lumineszenzstrahlung eingeschränkt wird und an die Bandbreite der Lumineszenzstrahlung der im HTS-Regime eines Analysegerätes zu vermessenden Proben (Assays, Zellschichten etc.) angepasst werden kann. Statt einer Filterschicht 5, die als Bandpassfilter wirkt, können aber auch mehrere Filter, z.B. geeignete Kantenfilter und/oder Graufilter in die Filterschicht integriert werden.Above the luminescent film 2 is a (replaceable) filter layer 5 applied, with the help of which the spectral range of the emitted luminescence radiation is restricted and can be adapted to the bandwidth of the luminescence radiation of the samples to be measured in the HTS regime of an analysis device (assays, cell layers, etc.). Instead of a filter layer 5 , which acts as a bandpass filter, several filters, eg suitable edge filters and / or gray filters, can also be integrated into the filter layer.

Für den Einsatz der Kalibriereinrichtung kommen vorzugsweise Analysengeräte für Analysen von Mikroplatten und ähnlichen Multiprobenträgern in Betracht, die über eine photometrische Strahlungsmessung (mit zweidimensionalem optischen Detektionskanal) verfügen. Mit Hilfe der Kalibriereinrichtung lassen sich gerätespezifische Kalibrierdatensätze erzeugen, die dazu dienen, dass durch systembedingte Einflüsse verfälschte photometrische Rohmessdaten mittels einer Auswertesoftware korrigiert werden können.For analytical devices for analyzes are preferably used by the calibration device Microplates and the like Multi sample carriers into consideration that about a photometric radiation measurement (with two-dimensional optical Detection channel). With the help of the calibration device, device-specific calibration data generate that serve to falsify photometric due to systemic influences Raw measurement data can be corrected using evaluation software.

Außerdem lassen sich damit optische Analysegeräte von verschiedenen Herstellern bezüglich Empfindlichkeit und optischen Fehlern vergleichen.It can also be used for optical analyzers from different manufacturers regarding sensitivity and optical Compare mistakes.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird, wie aus der perspektivischen Darstellung von 2 zu entnehmen ist, die mit dem Fenster 11 versehene Oberfläche der Kalibriereinrichtung als aufklappbarer Deckel 12 ausgebildet. Damit ergibt sich eine besonders einfache Handhabung für den Einbau und den Austausch von inneren Elementen der Kalibriereinrichtung, die in Form einer eingebauten Leiterplatte 3 zur Ansteuerung der Lumineszenzabstrahlung, aufladbaren Akkus 4 als Spannungsversorgung, einer Elektrolumineszenzfolie 2, der Filterschicht 5 sowie einer Musterschicht 6 im Innern des Gehäuses 1 übereinander angeordnet sind.In a particularly advantageous embodiment, as shown in the perspective representation of 2 can be seen that with the window 11 provided surface of the calibration device as a hinged lid 12 educated. This results in particularly simple handling for the installation and exchange of internal elements of the calibration device, which are in the form of a built-in printed circuit board 3 for controlling the luminescence radiation, rechargeable batteries 4 as a power supply, an electroluminescent film 2 , the filter layer 5 as well as a sample layer 6 inside the case 1 are arranged one above the other.

Die Musterschicht 6 wird durch jeweils eine von verschiedenen austauschbaren Mustermasken gebildet, mit deren Hilfe unterschiedliche Muster der Wells beliebiger zu vermessender Mikroplatten simuliert werden können. Vorzugsweise werden als Mustermasken geätzte Bleche oder geprägte oder geätzte Folien verwendet. Es ist aber ebenfalls möglich, die Musterschicht 6 als lichtdichten Aufdruck auf eine Oberfläche der Filterschicht 5 aufzubringen.The pattern layer 6 is formed in each case by one of different interchangeable pattern masks, with the aid of which different patterns of the wells of any microplates to be measured can be simulated. Etched sheets or embossed or etched foils are preferably used as pattern masks. But it is also possible to use the pattern layer 6 as a light-tight print on a surface of the filter layer 5 applied.

Somit kann der Kalibrierprozess, der vornehmlich der Feststellung der Empfindlichkeitsunterschiede des Detektionskanals durch Aufnahme der Intensitätswerte der einzelnen Elemente (Pixel) der Empfängermatrix (z.B. CCD) dient, zugleich zur Ermittlung und gerätespezifischen Speicherung der Orte der zu erwartenden weltbezogenen Strahlung (z.B. Lumineszenzstrahlung) für den Messprozess genutzt werden.So the calibration process, which is primarily the detection of sensitivity differences of the detection channel by recording the intensity values of the individual elements (Pixel) of the receiver matrix (e.g. CCD) serves both for the determination and device-specific Storage of the locations of the expected global radiation (e.g. Luminescent radiation) for the measurement process can be used.

An einer der schmalen Seitenflächen des Gehäuses 1 (in diesem Beispiel der Vorderseite der Kalibriereinrichtung) sind verschiedene Bedienelemente angeordnet. Dazu zählen eine Ladebuchse 13 zum Anschluss eines Ladegerätes (nicht dargestellt) zwecks Aufladen der Akkus 4, ein Helligkeitsschalter 14 zur Steuerung der Intensität der Lumineszenz der Lumineszenzfolie 3 sowie ein Ein/Aus-Schalter 15 zur In- und Außerbetriebnahme der Kalibriereinrichtung.On one of the narrow side surfaces of the case 1 (In this example, the front of the calibration device), various operating elements are arranged. These include a charging socket 13 for connecting a charger (not shown) for charging the batteries 4 , a brightness switch 14 for controlling the intensity of the luminescence of the luminescent film 3 as well as an on / off switch 15 for commissioning and decommissioning the calibration device.

Die Kalibriereinrichtung wird durch die gewählte Form ihres Gehäuses 1 wie eine normale Mikroplatte, wie sie zur Probenanalyse in ein Analysegerät eingebracht wird, gehandhabt. Bei Einführung der Kalibriereinrichtung mit eingeschalteter Lumineszenzfolie 3 (Ein/Aus-Schalter 15 in Stellung EIN) und vorgewählter Intensität der Lumineszenzstrahlung (eingestellt am Helligkeitsschalter 14) wird das Analysegerät in einen Kalibriermodus geschaltet, so dass bei homogener Lumineszenzabstrahlung der Lumineszenzfolie 3 (d.h. bei homogener Intensitätsverteilung in der Objektebene des Detektionskanals) unterschiedliche Intensitätswerte von Pixeln des Matrixempfängers (CCD) gemessen und gespeichert werden, aus denen Korrekturwerte errechnet werden. Diese Korrekturwerte können dann im tatsächlichen Messvorgang mit einer probenbestückten Mikroplatte zur Korrektur der fehlerbehafteten Rohmesswerte verwendet werden.The calibration device is determined by the shape of its housing 1 handled like a normal microplate as placed in an analyzer for sample analysis. When introducing the calibration device with the luminescent film switched on 3 (On / off switch 15 in the ON position) and preselected intensity of the luminescent radiation (set on the brightness switch 14 ) the analyzer is switched to a calibration mode, so that when the luminescent film is emitted homogeneously 3 (ie with a homogeneous intensity distribution in the object plane of the detection channel) different intensity values of pixels of the matrix receiver (CCD) are measured and stored, from which correction values are calculated. These correction values can then be used in the actual measuring process with a sample-equipped microplate to correct the raw measurement values which are subject to errors.

11
Gehäusecasing
1111
Fensterwindow
1212
Deckelcover
1313
Ladebuchsecharging socket
1414
Helligkeitsschalterbrightness switch
1515
Ein/Aus-SchalterOn / off switch
22
Lumineszenzfolieluminescent foil
33
Leiterplattecircuit board
44
Akkumulatoren (Akkus)accumulators (Batteries)
55
Filterschichten)Filter layers)
66
Musterschicht (Mustermaske)pattern layer (Pattern mask)

Claims (15)

Einrichtung zum Kalibrieren eines optischen Detektionskanals für eine zweidimensionale ortsabhängige Strahlungsmessung an Multiprobenträgern, insbesondere von Mikrotitrationsplatten, bei denen in einer abgedunkelten Messkammer die Strahlung von einer Vielzahl von Proben photometrisch gemessen werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass – die Einrichtung ein plattenförmiges Gehäuse (1) aufweist, das in Form und Größe der zu untersuchenden Multiprobenträger gefertigt ist, – das Gehäuse (1) auf seiner dem Detektionskanal zugewandten Seite ein großflächiges rechteckiges Fenster (11) aufweist, das in seiner Größe an eine mit Kavitäten versehene Fläche von zu untersuchenden Multiprobenträgern angepasst ist, und – innerhalb des Gehäuses (1) eine Lumineszenzfolie (2) vorhanden ist, die parallel und flächendeckend zum Fenster (11) angebracht ist und für deren Ansteuerung eine Spannungsquelle (4) sowie Steuereinheiten (3, 14, 15) vorhanden sind, so dass die Lumineszenzfolie (2) zum homogenen Abstrahlen von Lumineszenzlicht durch das Fenster (11) des Gehäuses (1) in unterschiedlichen Intensitätsniveaus ansteuerbar ist.Device for calibrating an optical detection channel for a two-dimensional location-dependent radiation measurement on multi-sample carriers, in particular microtitration plates, in which the radiation from a large number of samples is to be measured photometrically in a darkened measuring chamber, characterized in that - the device is a plate-shaped housing ( 1 ), which is made in the shape and size of the multiprobe to be examined, - the housing ( 1 ) on its side facing the detection channel, a large rectangular window ( 11 ), the size of which is adapted to an area provided with cavities of multiprobe carriers to be examined, and - within the housing ( 1 ) a luminescent film ( 2 ) is available, which is parallel to and area-wide to the window ( 11 ) is attached and a voltage source for controlling it ( 4 ) and control units ( 3 . 14 . 15 ) are present so that the luminescent film ( 2 ) for homogeneous emission of luminescent light through the window ( 11 ) of the housing ( 1 ) can be controlled in different intensity levels. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lumineszenzfolie (2) eine Elektrolumineszenzfolie ist.Device according to claim 1, characterized in that the luminescent film ( 2 ) is an electroluminescent film. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lumineszenzfolie (2) von einer Filterschicht (5) abgedeckt ist.Device according to claim 1, characterized in that the luminescent film ( 2 ) from a filter layer ( 5 ) is covered. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lumineszenzfolie (2) von einer Musterschicht (6) überdeckt ist, die ein Muster der Kavitäten der zu untersuchenden Multiprobenträger simuliert.Device according to claim 1, characterized in that the luminescent film ( 2 ) from a sample layer ( 6 ) is covered, which simulates a pattern of the cavities of the multiprobe to be examined. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterschicht eine Mustermaske (6) aus einem geätzten Blech ist.Device according to claim 4, characterized in that the pattern layer is a pattern mask ( 6 ) is made of an etched sheet. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterschicht eine Mustermaske (6) aus einer geätzten oder geprägten Folie ist.Device according to claim 4, characterized in that the pattern layer is a pattern mask ( 6 ) is made of an etched or embossed film. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Musterschicht eine Mustermaske (6) in Form eines lichtdichten Aufdrucks auf einer Oberfläche der Filterschicht (5) ist.Device according to claim 4, characterized in that the pattern layer is a pattern mask ( 6 ) in the form of a light-tight print on a surface of the filter layer ( 5 ) is. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lumineszenzfolie (2) überdeckenden Schichten (5, 6) einfach auswechselbar sind.Device according to claim 3 or 4, characterized in that the luminescent film ( 2 ) covering layers ( 5 . 6 ) are easy to replace. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fenster (11) in einem aufklappbaren Deckel (12) des Gehäuses (1) eingearbeitet ist, der ein Austauschen von im Innern des Gehäuses (1) angeordneten Elementen (2, 3, 4, 5, 6, 14, 15), insbesondere der die Lumineszenzfolie (2) überdeckenden Schichten (5, 6), gestattet.Device according to claim 1, characterized in that the window ( 11 ) in a hinged lid ( 12 ) of the housing ( 1 ) is integrated, which is a replacement of inside the housing ( 1 ) arranged elements ( 2 . 3 . 4 . 5 . 6 . 14 . 15 ), especially the luminescent film ( 2 ) covering layers ( 5 . 6 ), allowed. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (1) ein Akkumulator (4) als Spannungsquelle vorhanden ist.Device according to claim 1, characterized in that in the housing ( 1 ) an accumulator ( 4 ) is present as a voltage source. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) an seinen schmalen Seitenflächen Bedienelemente (13, 14, 15) aufweist.Device according to claim 1, characterized in that the housing ( 1 ) controls on its narrow side surfaces ( 13 . 14 . 15 ) having. Einrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) an einer der Seitenflächen eine Ladebuchse (13) zum Anschluss der Spannungsquelle (4) an ein externes Ladegerät aufweist.Device according to claim 10 and 11, characterized in that the housing ( 1 ) a charging socket on one of the side surfaces ( 13 ) for connecting the voltage source ( 4 ) to an external charger. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) an einer der Seitenflächen einen Helligkeitsschalter (14) als Steuereinheit zum Einstellen der abgestrahlten Intensität der Lumineszenzfolie (2) aufweist.Device according to claim 11, characterized in that the housing ( 1 ) a brightness switch on one of the side surfaces ( 14 ) as a control unit for setting the emitted intensity of the luminescent film ( 2 ) having. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Helligkeitsschalter (14) zum Einstellen der abgestrahlten Intensität der Lumineszenzfolie (2) mehrere Helligkeitsstufen aufweist, wobei durch aufeinanderfolgende Wahl unterschiedlicher Intensitätsstufen der Strahlung der Lumineszenzfolie (2) wenigstens in einem mittels der Filterschicht (5) eingestellten Wellenlängenbereich und über einen Intensitätsbereich zwischen den gewählten Intensitätsstufen die Linearität des Detektorkanals bestimmbar ist.Device according to claim 13, characterized in that the brightness switch ( 14 ) to adjust the emitted intensity of the luminescent film ( 2 ) has several brightness levels, with the successive selection of different intensity levels of the radiation from the luminescent film ( 2 ) at least in one by means of the filter layer ( 5 ) set wavelength range and the linearity of the detector channel can be determined over an intensity range between the selected intensity levels. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) an einer der Seitenflächen einen Ein/Aus-Schalter (15) aufweist.Device according to claim 11, characterized in that the housing ( 1 ) an on / off switch on one of the side surfaces ( 15 ) having.
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